有源相控阵天线具有波束扫描速度快、波束赋形灵活、稳定度高等优势,被广泛应用于雷达、卫星通信、电子对抗、成像等领域,是现代无线系统不可或缺的重要部件。随着无线通信技术的不断发展,相控阵天线逐渐向宽带/超宽带、多极化、宽角扫描、高集成度的方向发展。本文以多功能电子系统及高速率卫通系统为应用背景,开展了低剖面超宽带双线极化相控阵天线和K/Ka频段宽带双圆极化相控阵天线的研究。1.研究了一款6 GHz～18 GHz低剖面超宽带双线极化相控阵天线。基于紧耦合原理实现了超宽带天线单元,采用非平衡馈电结构实现宽带低剖面馈电。超表面结构代替传统的多层电介质层作为宽带宽角阻抗匹配结构,在实现宽角扫描的同时进一步降低了整个天线的剖面高度。此外,将天线的带内散射特性也作为一个优化变量,在实现阵列良好辐射特性的同时兼顾了带内低散射特性。基于该设计加工了规模为8×8的双极化天线样机,测试结果表明天线的工作频率为6 GHz～18 GHz,工作频带内法向有源驻波小于2.5,剖面高度为0.07λl（3.5 mm）,E面波束扫描范围±75°,H面波束扫描范围±60°。2.研究了一款K/Ka频段宽带双圆极化可切换相控阵天线。根据宽轴比带宽和双圆极化可切换的应用需求,K/Ka频段相控阵天线采用双线极化合成圆极化的方案,通过组件中双通道形成±90°相位差实现左右旋圆极化的切换。为了实现宽阻抗带宽和轴比带宽,单元形式采用缝隙耦合微带天线,并且利用旋转馈电技术提升轴比带宽和大角度扫描时的轴比性能。此外,还采用类同轴垂直互连结构以及背腔结构来减少单元间耦合、提升通道间隔离度。第一版完成了规模为8×8的窄带阵列的设计与实验。第二版改进了天线的馈电结构以及叠层规划,实现了宽带化设计与辐射性能的提升,所设计的宽带天线工作频率为27.5 GHz～31 GHz（发射）、17.7GHz～21.2 GHz（接收）,工作频带内左右旋圆极化可切换,法向轴比小于0.5 dB,波束扫描范围±60°。